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热轧带钢轧机板形控制攻克难关分析(之一)

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-01-23  浏览次数:1275
轧机板形和自动化控制是热轧带钢技术装备领域的关键环节,也是生产高精度、高附加值产品的根本保障。与国外先进水平相比,在自动化系统硬件、大型在线检测仪表以及板形、厚度、温度、压力的预设定模型方面我国尚存在较大差距。
板形控制技术装备方面:须突破预设定模型“瓶颈”
在轧机板形控制技术装备的发展过程中也曾出现过“百花齐放”的局面,各种板形控制方式不断涌现。但经过多年的生产实践,目前比较有效的板形控制方式为CVCPCWRB/WRS,呈三足鼎立之势。可变凸度支承辊(VC)、板形控制全面系统(DUGS)也在不断地完善,并逐渐推广应用。 CVC板形控制系统的原理是工作辊直径连续变化,上下工作辊配合时其辊缝形状随工作辊辊身长度变化而成多项式变化,通过工作辊轴向移动获得工作辊辊缝的正负凸度变化,从而实现对带钢凸度的控制。其凸度控制能力和工作辊轴向移动量为线性变化关系。凸度控制能力可以达到1.0毫米。
PC成对交叉轧机通过上下轧辊的交叉来改变辊缝凸度。PC轧机的特点是凸度控制范围与交叉角的平方成正比,在交叉角度为01.5度时(在实际使用时交叉角控制在1度之内),其凸度控制范围为01400毫米。PC轧机有单交叉和双交叉两种方式,单交叉的交叉移动量是双交叉的两倍。因此在宽带钢轧机中一般选用双交叉方式,而窄带钢轧机则选用单交叉轧制方式(如宝钢1580毫米轧机)PC轧机在后部机架采用在线磨辊方式来消除轧辊磨损,实现自由轧制。
WRB/WRS系统工作辊弯辊和工作辊轴向移动,是一种使用范围广泛、历史悠久的板形控制方式,特别是在PCCVC未投入实际应用以前,世界上很多厂家都采用这种方式,如日本日立(它称之为HCW)、法国CLECIM、美国UNITED等公司。WRB/WRS采用工作辊弯辊(WRB)控制凸度和平直度,工作辊轴向移动(WRS)减少工作辊磨损以实现自由轧制。凸度控制的能力视弯辊力大小而定。CLECIM的弯辊力为240(该公司的SollacFOS),凸度控制能力可达500毫米,平直度可达±30IU
DUGSWRB/WRS的一种,配备工作辊热凸度控制系统(RTC:沿工作辊辊身长度方向通过按弧线分布的工作辊冷却水喷嘴来控制工作辊冷却,从而保障工作辊热凸度的稳定)。在前部机架采用重型工作辊弯辊系统(+200/-120)RTC,再配备工作辊的轴向移动来控制带钢凸度。
VC方式支承辊辊型可变,但方法不统一,有支承辊内腔液压式、支承辊外衬式、支承辊阶梯式等,但普遍在热轧带钢生产中应用较少。
除以上装置以外,板形控制的关键在于预设定和在线调节控制模型。其中,预设定模型更为复杂,它是热轧带钢领域模型设定中难度最大的,主要包括以下技术难点:轧辊系统的热变形以及挠曲变形机理和在线算法;轧件在轧制过程中的横向、纵向流动机理和在线算法,轧制压力和弯辊力作用下的辊缝变化机理和在线算法,不同辊缝条件下可能存在的板形缺陷预报机理和在线算法,弯辊力和AGC调节时轧制压力的非相干机理,凸度、平直度的相关机理,凸度、平直度在线调节机理,工作辊轴向力预测,工作辊磨损预测,轴向移动策略等。
在线预设定计算时,国外成熟的算法包括神经元网格法、遗传算法、影响函数算法和有限元法等。
各方强强联合,实现合作共赢。中冶赛迪和燕山大学也开展了该技术的攻关,提出了SCS辊型曲线(采用正旋曲线原理和装置)和相应的控制模型,并在某些企业进行了在线测试,获得了与CVC相当的控制效果。
燕山大学在轧辊系统的热变形、挠曲变形机理和在线算法方面享有开创性成果,提出了条元法计算策略。北京科技大学在板形控制自动化系统集成方面也有诸多业绩。从目前的成果应用情况来看,国内自主建设的热轧带钢生产线其板形控制技术装备仍是薄弱环节之一,控制精度、命中率、稳定性方面与国外先进水平存在一定的差距。
国内的工程设计单位、大专院校应进行联合研发。目前许多大专院校在科研的同时又涉足工程建设,与国内工程公司形成封闭式的竞争格局,优势不能互补,成果难以推广,水平无法稳步提高,导致无法满足国内高端客户对国产板形控制技术的需求。
 
关键词: 热轧带 钢轧机
 
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